隔振原理及机械设备的隔振方法
减振与隔振及方法
一、减振与隔振的概念减振是工程上防止振动危害的主要手段。
减振可分为主动减振和被动减振。
主动减振是在设计时就考虑消除振源或减小振源的能量或频率，在精密仪器、航空航天设备、大型汽轮发电机组及高速旋转机械中应用较多，但费用昂贵，普通工程机械中应用较少。
被动减振有隔振和吸振等。
隔振又可分为主动隔振和被动隔振。
为了防止或限制振动带来的危害和影响，现代工程中采用了各种措施，归纳起来有以下几条原则：1.减弱或消除振源（主动减振）这是一项积极的治本措施。
如果振动的原因是由于转动部件的偏心所引起的，可以用提高动平衡精度的办法来减小不平衡的离心惯性力。
对往复式机械如空气压缩机等也需要注意惯性力的平衡。
2．远离振源（被动隔振）这是一种消极的防护措施。
如精密仪器或设备要尽可能远离具有大型动力机械、压力加工机械及振动机械的工厂或车间，以及运输繁忙的铁路、公路等。
3．提高机器本身的抗振能力（主动减振）衡量机器结构抗振能力的常用指标是动刚度，动刚度在数值上等于机器结构产生单位振幅所需的动态力。
动刚度越大，则机器结构在动态力作用下的振动量越小。
4．避开共振区根据实际情况尽可能改变系统的固有频率（主动减振）或改变机器的工作转速（被动减振），使机器不在共振区内工作。
5．适当增加阻尼（阻尼吸振）阻尼吸收系统振动的能量，使自由振动的振幅迅速衰减，对于强迫振动的振幅有抑制作用，尤其在共振区内甚为显著。
6．动力吸振（被动吸振）对某些设备上的测量或监控仪表，采用在仪表下安装动力吸振器的方法可稳定仪表的指针，提高测量精度。
7．采取隔振措施用具有弹性的隔振器，将振动的机器（振源）与地基隔离，以便减少振源通过地基影响周围的设备，这就是主动隔振或积极隔振；或将需要保护的精密设备与振动的地基隔离，使之不受周围振源的影响，这就是被动隔振。
下面介绍隔振的基本理论。
被隔振的机器或设备与隔振器相比，可认为前者只有质量而不计弹性，后者是只有弹性和阻尼而不计质量，这样在只考虑单方向振动的情形下，可简化为单自由度隔振系统，如图1所示。
隔振器原理
隔振器原理隔振器是一种常见的机械装置，它可以有效地减少振动对机器和设备的影响，保护设备的稳定运行和延长使用寿命。
隔振器的原理是利用弹簧和减震材料的弹性变形来吸收振动能量，从而减少振动传递到设备上的效果。
隔振器广泛应用于工业生产、建筑工程、交通运输等领域，对于减少噪音、提高工作环境质量和保护设备都起到了重要作用。
在隔振器的工作原理中，弹簧和减震材料是两个关键的组成部分。
弹簧的作用是通过其弹性来吸收振动能量，减少振动传递到设备上的程度。
而减震材料则可以通过其内部的结构和材质特性来吸收振动能量，进一步减少振动的传递。
这两者的结合可以有效地减少振动对设备的影响，提高设备的稳定性和可靠性。
隔振器的原理可以通过一个简单的实例来说明。
比如，当一个机器设备受到外部振动作用时，如果没有隔振器的保护，振动会直接传递到设备上，导致设备产生不必要的振动和噪音，甚至影响设备的正常运行。
而安装了隔振器的设备，当受到外部振动作用时，隔振器可以吸收大部分振动能量，减少振动传递到设备上，从而保护设备免受振动影响，提高设备的稳定性和可靠性。
隔振器的原理不仅可以应用于工业生产中的机器设备，还可以应用于建筑工程中的结构隔振。
在地震等自然灾害发生时，结构隔振可以减少建筑物受到的振动影响，提高建筑物的抗震性能，保护人员的生命财产安全。
此外，隔振器的原理还可以应用于交通运输工具中，如汽车、火车、船舶等，减少振动对乘客和货物的影响，提高乘坐舒适度和货物运输质量。
总之，隔振器的原理是通过弹簧和减震材料的弹性变形来吸收振动能量，减少振动对设备和结构的影响。
隔振器在工业生产、建筑工程、交通运输等领域都有广泛的应用，对于保护设备、提高结构抗震性能、改善乘坐舒适度都起到了重要作用。
随着科技的不断发展，隔振器的原理和应用将会得到进一步的完善和拓展，为人们的生活和工作带来更多的便利和安全保障。
设备和仪器的隔振
设备和仪器的隔振一．橡胶隔振器橡胶隔振器适合于中小设备和仪器的隔振，适用频率范围4~15Hz。
橡胶隔振器不仅在轴向，而且在横向及回转方向上均具有很好隔振性能。
橡胶内部阻力比金属大得多，高频振动隔离性能好，隔声效果也很好，阻力比为0.05~0.23。
由于橡胶成型容易，与金属也可牢固粘接，因此可以设计制造各种形状的隔振器，而且重量轻，体积小，价格低，安装方便，更换容易。
其主要缺点是耐高温、耐低温性能差，普通橡胶隔振器使用的温度为0~70°，易老化，不耐油污，承载能力较低。
决定橡胶隔振器动、静刚度的因素：材料、硬度及形状。
决定橡胶隔振器性能的因素：橡胶的配方、硫化工艺。
(橡胶隔振器从形状分为：压缩型、剪切型及复合型)二. 隔振垫由具有一定形状的软材料构成(橡胶垫、软木、毛毡、海绵、玻璃纤维、泡沫)。
一般无一定形状尺寸，可拼装。
(1)橡胶隔振垫适用频率：10~15Hz(多层<10Hz)；特点：高弹性、隔振冲噪性能，吸收能量(高频)，易制造、安装，易粘接。
易受温度、油污、溶剂影响，易老化，寿命5~8年。
(2)毛毡适用频率30Hz左右。
其特点：经济、易装、易裁、易粘，防油，不易老化；防火、水能力差。
变形在25%内，载荷特性为线性，超过则为非线性。
(3)玻璃棉适于机器、建筑基础隔振。
其特点：耐火防腐蚀，稳定，但不防水。
(4)泡沫塑料发泡后可具有压缩性，其特点：软的支撑裁装方便，但载荷特性非线性，难以满足要求。
三. 隔振元件的选择(1)频率(1/2.5~1/4.5)。
固有频率f0≥20~30Hz，用毛毡、软木、橡胶垫或较硬的隔振器；f0=2~10Hz，选弹簧、橡胶或复合隔振器；f0=0.5~2Hz，选弹簧或空气弹簧隔振器。
(2)载荷静载荷应为允许载荷的90%，动、静载荷之和不超过允许载荷。
对于隔振垫，载荷是指单位面积上的载荷。
多隔振器应使载荷分布均匀，一边选用相同型的隔振器。
对隔振垫要求各部分的单位面积载荷基本一致。
第五章-隔振技术-第六章-阻尼技术
6.1.2 阻尼的产生机理 从工程应用的角度讲，阻尼的产生机理就 是将广义振动的能量转换成可以损耗的能量，
从而抑制振动、冲击、噪声。 1 ．工程材料的内阻尼 材料阻尼的机理是：宏观上连续的金属材
料会在微观上因应力或交变应力的作用产生 分子或晶界之间的位错运动、塑性滑移等，
产生阻尼。在低应力状况下由金属的微观运
动产生的阻尼耗能，称为金属滞弹性。
当金属材料在周期性的应力和应变作用
下，加载线 和卸载线 在一次周期的应力循 环中，构成了应力 - 应变的封闭回线 ABCDA ，阻尼耗能的值正比于封闭回线的面 积。
粘弹性材料属于高分子聚合物，从微观结构上
看，这种材料的分子与分子之间依靠化学键或物 理键相互连接，构成三维分子网。高分子聚合物 的分子之间很容易产生相对运动，分子内部的化 学单元也能自由旋转，因此，受到外力时，曲折 状的分子链会产生拉伸、扭曲等变形；分子之间 的链段会产生相对滑移、扭转。当外力除去后， 变形的分子链要恢复原位，分子之间的相对运动 会部分复原，释放外力所做的功，这就是粘弹材 料的弹性；但分子链段间的滑移、扭转不能全复 原，产生了永久性变形，这就是粘弹材料的粘性， 这一部分功转变为热能并耗散，这就是粘弹材料 产生阻尼的原因。
系统频率。如果系统干扰频率 比较低，系
统设计时很难达到 的要求，则必须通
过增大隔振系统阻尼的方法以抑制系统的振
动响应。
5.2 隔振设计与隔振器 在隔振设计中，通常把 100Hz 以上的干 扰振动称作高频振动， 6-100Hz 的振动定义 为中频振动， 6Hz 以下的振动为低频振动。 常用的绝大多数工业机械设备所产生的 基频振动都属于中频振动，部分工业机械设
隔振原理及机械设备的隔振方法
（1－7） （1－8）
可假定系统的初始条件
P (t ) v0 dt t M
0
物体的位移（t>0）及速度可用式（1－9）、（1－10） 表达：
x v0 sin(0 1 2t )
0 1 2 e t
0
（1－9） （1－10）) 1 2 e0 t
积极隔振与消极隔振
一般采取以下措施来防止或减弱有害的机械 振动： 消除或减小振源， 切断及抑制从振源向外界的振动传递； 防止振动物体或结构的共振。 中间一项就是振动隔离的问题。振动隔离的 目的是：防止机器设备的振动对建筑结构及环境 的影响；防止建筑结构或基础的振动对机器设备 的影响。前者为积极隔振，后者为消极隔振。
消极的冲击隔离
消极的冲击隔离如图1—3b所示，基础的脉冲位移由式 (1—13)表达：
U (t ) U 0 (-t<t<0) (t<-t,0<t)
（1－13）
物体的初始速度 v0 由式(1—14)表达： （1－14） 物体的位移与式（1－9）相同，隔离系数与式（1－12） 相同。 消极的冲击隔离和积极的冲击隔离的隔离原理是相同的， 为了达到一定的隔离效果，须选择较软的弹性支承并增大 系统的支承阻尼性能。
本章内容
隔振原理及机械设备的隔振方法 隔振器、隔振元件与隔振材料的分类及主 要性能 隔振器、隔振元件与隔振材料的选用 单双层隔振与浮筏隔振
隔振器、隔振元件与隔振材料的分类 及主要性能
从理论上说，凡是具有弹性的材料均能作为隔振 元件，但在实际工程应用上受到很多条件的限制， 例如能否大量供应，性能是否稳定，使用寿命长 短以及是否具有防水、防油、防火性能等。兹将 目前国内大量使用的隔振元件和隔振材料介绍如 下。
机械设备隔音降噪的控制方法
机械设备隔音降噪的控制方法机械设备隔音降噪的控制方法较多，以下列举五种：
１．隔振减振。
通过将机械设备与支撑结构隔离，减少振动传导和噪音辐射，可以使用弹性垫、减振器等隔振装置来达到隔离效果。
２．消声。
制作隔音罩或隔音箱将机械设备包围起来，使用吸音材料内衬罩体，降低噪音的传播和辐射。
３．吸声。
在厂房内部的墙壁、天花板和地板上使用吸音材料，如吸音板、吸音瓷砖等，减少噪音的反射和回声。
４．隔声。
在机械设备周围建造隔音围墙，使用隔音材料如隔音板、隔音墙等来减少噪音的传播。
５．合理优化设备的设计和维护。
减少设备的磨损和异常运行产生的噪音。
设备基础隔振设计探讨
设备基础隔振设计探讨摘要：本文对设计中常用的几种设备基础隔振方式进行了简要探讨，指出其优劣，以便在以后的设计中合理的选择隔振方式关键词：隔振排桩设备基础Abstract: in this paper, the design of the equipment used in several basic way of vibration isolation are discussed briefly, points out the advantages and disadvantages, so that the design of the later in the choice of reasonable way of vibration isolation Keywords: isolation row pile foundation equipment1、引言随着社会的进步和发展，机械加工行业已经进入精密和超精密时代。
精密仪器是现代工业生产、检测和科学实验的关键设备，然而当环境中振动的影响过大时，会造成设备加工质量达不到规定要求，或者仪器检测和实验数据不准，这都将导致严重的后果。
设备隔振主要分为两种，一种是对振动敏感的机器和设备，这类设备隔振的主要目的是保证在给定外部激励时，设备或其它关键区域（如精密制造设备中工件和工具之间、或设备哥元件之间）的相对振动不超过允许的极限值。
典型代表如精密机床、坐标测量仪等；另外一种是本身为振源的机器和设备，这类设备隔振的主要目的是将传递到基础的动态作用力减低到允许值以下。
典型代表如锻锤、水压机等产生冲击力的设备或激振器等振动频谱成分复杂的机器。
[1]这些动力设备虽经过静、动平衡，但仍有不平衡力存在，它们通过设备基础传递到地基上去，不仅会影响周围工作人员的工作和情绪，还会影响周围机器的正常运行。
因此，解决设备基础的振动控制问题具有重要意义。
2、隔振沟隔振沟是针对沿地基浅表水平传播的振动隔离的一种通用方法，当振动波在传播过程中遇到该屏障时，根据波的衍射作用，会在隔振沟后出现一个地面振动幅度相对降低的屏蔽区，从而达到屏蔽区削振的目的。
隔震 原理
隔震原理
隔震是指通过使用隔离系统，将建筑物或机械设备与地面的振动隔离开来的一种技术。
其原理是利用隔离系统的特殊设计和材料，减少或消除地震、车辆行驶、机器运转等引起的振动传递至建筑物或机械设备上的效果。
常见的隔离系统主要包括弹簧隔离、橡胶隔离和液体隔离等。
弹簧隔离系统通过在建筑物或机械设备的支撑系统中添加弹簧，使其成为一个独立的振动系统，从而减缓振动的传递。
橡胶隔离系统则是通过将橡胶垫或阻尼器安装在建筑物或设备的支撑点上，减少振动的传递。
液体隔离系统则是通过将建筑物或设备放置在橡胶或弹性液体中，以吸收振动。
隔震技术的应用范围非常广泛。
在建筑物方面，隔震可以减少地震对建筑物的毁坏，保护人员的生命安全。
在工程设备方面，隔震可以降低机器的振动噪音，延长设备的使用寿命。
在电子设备方面，隔震可以减少振动对电子元件的影响，提高设备的工作性能。
隔震技术的发展和应用已经取得了很大的成就，但仍然存在一些挑战。
隔震系统的设计和安装需要考虑到建筑物或设备的重量、振动频率和振幅等因素，以确保隔离效果的有效性。
此外，隔震系统还需要经常维护和检修，以确保其正常运行。
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果，应该使隔振支承系统的固有频率为振
动力频率的 1 ~ 1 2.5 4.5
。
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阻尼的作用
在振动力 F0 的作用下，物体振动的垂向
振幅 x 0 可由式（1－5）计算：
x0k[1(f/f0)2F ]2 042(f/f0)2
（1－5）
阻尼的作用在振动传递率曲线上看得很
清楚，在共振区内，阻尼可以抑制传递率 的幅值，使物体的振幅也不至于过大在非 共振区，当 f / f0 ＞ 2 时，阻尼反而使传递 率增大。
隔振原理及隔振器、隔振原件与 隔振材料的性能和选择
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本章内容
➢隔振原理及机械设备的隔振方法 ➢隔振器、隔振元件与隔振材料的分类及主
要性能 ➢隔振器、隔振元件与隔振材料的选用 ➢单双层隔振与浮筏隔振
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隔振原理及机械设备的隔振方法
➢积极隔振与消极隔振 ➢振动传递率与隔振效率 ➢隔振系统中控制振动的三个基本因素 ➢冲击隔离 ➢机械设备振动隔离设计要点
消极隔振系数与积极隔振的振动传递率表达 式完全一样。
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对于消极隔振与积极隔振，都应强调以下几 点：
▪ 当 f / f0 1 时，发生共振，应力求避免；
▪ 不论阻尼大小，只有 f / f0 2，才有隔振效果；
▪ 一般情况下，建议把 f / f0取为2.5～4.5。 ▪ 对于大型的或重要的设备以及有特殊要求的情况，
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消极隔振
对于消极隔振，如图1—1b所示，可用隔振系
数振幅与表基示础其T振隔p 幅振之效比果，，(它或的是含振义动是速被度隔幅离值的、物加体速
度幅值的比值)用式(1—6)计算：
TpU x00
142(f/f0)2 [1(f/f0)2]242(f/f0)2
（1－6）
式中 x 0 ——物体的垂向振幅(cm)； U 0 ——基础的垂向振幅(cm)。
表1－1 振动传递率和隔振效率的关系
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振动传递率与隔振效率
对于小阻尼系统，例如钢弹簧的支承系
统，其振动传递率可用式（1－3）计算：
1 Ta ( f / f0)2 1
（1－3）
对于粘性阻尼系统，如橡胶隔振器支承
系统，其振动传递率可用式(1—4)计算：
Ta
142(f/f0)2 [1(f/f0)2]242(f/f0)2
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积极隔振与消极隔振
一般采取以下措施来防止或减弱有害的机械 振动：
▪ 消除或减小振源，
▪ 切断及抑制从振源向外界的振动传递；
▪ 防止振动物体或结构的共振。
中间一项就是振动隔离的问题。振动隔离的 目的是：防止机器设备的振动对建筑结构及环境 的影响；防止建筑结构或基础的振动对机器设备 的影响。前者为积极隔振，后者为消极隔振。
▪ 当 f / f0 ＞ 2 ，传递率T a ＜l，有一定的隔振效果， 振动传递率可按式(1—4)计算或从图1—2查出。
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图1－2 振动精传选递课率曲件线
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振动传递率与隔振效率
因此，要使隔振系统有效果，必须使
f / f0 2 ＞ 。一般的处理方法是取为
2.5～4.5，也就是说要获得满意的隔振效
▪ 质量——被隔离物体的质量M使支承系统保持相对静止，物体 质量越大，在确定振动力作用下物体振动越小。增大质量还包 括增大隔振底座的面积，以增大物体的惯性矩，可减小物体的 摇晃。但质量的增加并不能减小传递率。
▪ 阻尼——隔振系统的支承阻尼有以下的作用：在共振区减小共 振峰，抑制共振振幅；减弱高频区物体的振动，在隔振区为系 统提供了一个使弹簧短路的附加连接，从而提高了支承的刚度， 使传递率增大。因此阻尼的作用有利也有弊，设计时应特别注 意．
图1－1 积极隔振与消极隔振的力学模型 a) 积极隔振 b)消极隔振
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振动传递率与隔振效率
▪ 图1—1 a示出了质量为M、刚度为k、粘性阻尼系 数为c的单自由度振动系统(积极隔振)，当外 力度F为0co(1s/(ts))、—振—动这力是的单频一率频为率的2 周(Hz)期－激垂励直力作、用角在速物 体M上，基础同时也受到弹簧力及阻尼力，物体
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振动传递率与隔振效率
有时还可以用隔振效率来表示隔振效果，
可用式（1－2）计算：
F0 FT
F0
(1Ta)%
（1－2）
隔振效率的实际含义是：振动力被隔离
掉百分之几。一般说振动传递率的概念用
得较多，因为振动传递率曲线非常形象地
说明了系统隔振好坏程度与某些参数的关
系。
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振动传递率与隔振效率
同样也受到弹簧力及阻尼力，物体按一定的规律 运动。把基础所受到的弹簧力及阻尼力的合力F r
与作用在物体上的外力F 0 相比，这个比值 T a 称为
振动传递a
| FT F0
|
（1－1）
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振动传递率与隔振效率
振动传递率的含义是：传到基础上的力 是原振动力的百分之几。如果物体直接固 定在基础上，那么振动力就全部传到基础 上，此时。所以，只有当小于1时，才有隔 振效果。
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振动隔离的实例
振动隔离的实例不胜枚举，属于前者的 还有动力机械、机械加工设备及破碎机械 的振动隔风；属于后者的还有精密加工设 备－如刻线机、高精度数控机床及电子分 析仪器等的弹性支承；车辆的支承装置是 为了减少因轨道路面不平而引起的车轮振 动向车身传递也属于消极隔振之列。
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积极隔振与消极隔振的力学模型
（1－4）
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振动传递率与隔振效率
从式(1—3)及(1—4)可以看出，振动传递率T a 与频率比( f / f)0 及阻尼比（ ）有关，三者关系可 画成如图1—2所示的曲线
由图1—2可知：
▪ 当 f / f0＝1时，传递率为极大，此时整个隔振系统 处于危险的共振状态；
▪ 当 f / f0＝ 2 时，传递率 T a＝1，此时隔振系统无隔 振效果，但传递力也不放大；
可按六个自由度计算，请参考有关专著。对于涉 及随机过程的随机振动的隔离，本书未予讨论。
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隔振系统中控制振动的三个基本因素
隔振系统中控制振动及其传递的三个基本因素是：弹簧或 隔振器的刚度、被隔离物体质量及系统支承的阻尼。它们各自 的影响简述如下：
▪ 刚度——隔振器的刚度越大，隔振效果越差，反之隔振效果越 好。必须指出的是，对于一个设计正确的隔振系统，支承的刚 度计算最重要，但弹簧及隔振器的刚度对物体振幅的影响不大。